EPON技术概述
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3
一套典型的EPON 系统由硬件和软件两大部分 构成： 硬件部分主要包括有源网络设备和无源光 分配网两大部分。有源设备包括： 光线路终端OLT， 光网络单元/光网络终端ONU/ONT。 由局端到用户端的光纤和无源光分配器 的无源光分配网： 无源光网络/光分配网PON/ODN。
4
2.EPON特点 兼容现有以太网 传输距离和ODN：两种格式
27
（3）光功率预算 预算的目的是对光线路进行预先的评估，以确定该FTTH 方案是否可行，若可行，计算结果有助于确定所选择的 光发送和接收模块的灵敏度范围是否合适。假设该小区 的主干光缆长度为8 公里。 A：计算依据 1. OLT光发送功率: 0～4dbm(1490nm)； 2. OLT 光接收功率: －24~－8dbm(1310nm)； 3. ONU光发送功率:－1~4dbm（1310nm）； 4. ONU光接收功率: －24~－3dbm（1490nm）； 5. 建议的光通道衰耗（10 公里）：10～22db 之间； 6. G.652 单模光纤衰耗：≤0.36 dB/km（1310nm）； 7. 法兰盘插入损耗：≤0.4db； 8. 1：32 双窗口单模光纤树型耦合器的插入衰耗： ≤16.5db；
PC 视频电话 PC E-Phone
接入路由器
L2/L3交换机
接入路由器
L2/L3交换机
接入路由器
HOUSE
ENTERPRISE
BUILDING
33
GEPON小区接入解决方案(一）
Internet
Voice Gateway
PSTN
对于已经铺设光纤到户的小区
分纤盒 分纤盒 Splitter（1:32）
16
5.基本原理 上行方向
ONU位于用户侧，采用以太网协议实现第二层
和第三层的交换路由功能。 上行为点到点结构，ONU发送的信息只会到达 OLT，不会到达其他的ONU。 为避免数据冲突并提高网络利用率，上行采用 TDMA多址接入方式。 多个ONU的上行信息组成一个TDM信息流传送 到OLT。
20
（1）单纤三波
21
（2）双纤独立传输
22
2.1基于EPON的FTTH网络结构
23
1）、小高层楼房网络结构 FTTB:二层或者四层合用 一个ONU，之后通过交换 机和分配网入户。此时 ONU需高电平输出电视信 号。 FTTH:一户一个ONU，低 电平输出电视信号。
24
12
（3）全保护就是PON 系统对OLT、ODN、ONU 均提供备份的保护方式，属于采用互为热备份保护 方式。
13
光纤保护倒换准则 EPON系统中，对以上三种光纤保护类型， 当发生下列条件之一时，必须进行光纤保护 倒换： 1） 输入光信号丢失（LOS）； 2） 输入通道信道劣化：
光纤中信号传输时衰减很小。
2
一、EPON概述
1.发展背景
由APON技术思路发展而来；
物理层仍采用PON技术，链路层用以太帧代替
的APON的ATM帧。 于2004年4月通过了IEEE 802.3ah标准。 两种EPON光接口：1000Base－PX10-U/D和 1000Base－PX20-U/D，分别指工作在10KM范 围和20KM范围的光接口。 MPCP（多点控制协议）：使EPON系统具备下 行广播发送、上行TDMA的工作机制。
10
（1）馈线光纤保护就是采用1:N 或2:N 光分路器， 在分路器和OLT之间建立2 条独立的、互相备份的 光纤链路，一旦主用馈线光纤发生故障，通过人工 改接的方式，在备用光纤链路可用的情况下切换至 备用光纤的保护方式。
11
（2）OLT 保护就是采用2:N 的光分路器，在分路 器和2 个互为备份的OLT 之间建立2 条独立的光纤 链路，一旦主用馈线光纤或OLT 发生故障，在备 用光纤链路和备用OLT 可用的情况下自动切换至 备用OLT 的保护方式。
30
每个用户的业务量和带宽： 媒体流数据量=VOD视频流（2Mbps）+VOD音频 流（64kbps）+编码器编码误差（100kbps） =2.15Mbps； 媒体流输出带宽=媒体流数据量+MPEG的PS流封 装报文头和PES开销（平均150kbps）=2.3Mbps； 业务流网络带宽=媒体流输出带宽×（1+网络协议 封装开销（5%））=2.4Mbps； 网络总流量=业务流网络带宽×（1+网络流量平均 抖动（5%））=2.5Mbps。 根据以上计算，如果再加上其它网络传输开销，每 用户所需带宽为3Mbps。 除IPTV业务，如果再加上互联网业务，每用户所需 带宽为4Mbps。
31
若下行带宽利用率为95%，则每千兆端口可 带250个用户。 按20%的安装率可覆盖用户1250户。 按每 楼栋（6层、4单元、一层2户）50户计算可 覆盖25栋楼。 如果考虑同时上线率其覆盖范围还将扩大。 此数据对于我们合理设计ODN结构和ONU的 数量是非常必要的。
32
三、EPON组网方案举例（华为）
6
如果在ONU的服务半径内少于32个用户，每用户分摊的 OLT成本就很高。 如果在ONU的服务半径内多于32个用户，仅仅为了支持 第33个用户，就需要增加OLT端口，结果导致每用户分 摊的OLT成本陡增。 如果在现有的ONU服务半径外有新用户，就要增加一个 OLT端口，结果导致每用户分摊的OLT成本非常高。 如果在OLT的20km服务半径以外有新客户，就需要 在一个新地点安装一个完整的OLT设备，结果导致每用户 分摊的OLT成本非常高。 在规划设计EPON网络的时候，一定要预先将网络覆盖的 用户合理地按1：32/64进行分配，使其不出现上述情况。
2）、板楼网络结构 FTTB：一个单元用 1个或者2个ONU， 然后通过交换机和 分配网入户。 FTTH：一户一个 ONU。
25
3）、别墅型住宅网络 结构 FTTH：一户1个ONU， 户内点数多时，可以增 加交换机或者集线器。
26
举例：假如某小区有1200用户 （1）OLT设计：将OLT放在中心机房，分 路器放在中心机房ODF架中，采用1:32分路 比，则需要1200/32=38台。 根据数据速率实际要求，OLT可以通过交换 机连接到千兆以太网。 （2）ONU设计：1200个ONU。 对于光纤接头的类型，从OLT 到ONU，建 议全程采用SC/APC 接头，以确保ODN 网 络具有良好的反射特性。
7
3.EPON网络结构
（1）树型拓扑结构（采用1×N分路器）
（2）总线型拓扑结构（采用1×2分接耦合器）
8
（3）环型拓扑结构（采用2×2分接耦合器）
9
4. EPON的保护倒换 PON 系统的保护包括馈线光纤保护、OLT 保护和全保护三种方式。 在OLT和ONU 设备支持的前提下，可以根 据实际需要采用相应的保护方式。对于普通 用户，一般不考虑系统保护。 全保护的成本较高，宜只对重要用户采用。
17
6.EPON帧结构 帧格式与以太数据帧格式兼容。 下行帧
每帧固定时长2ms，传输速率为1.25Gbps。 每帧携带多个可变长度的数据包（时隙）。 每帧的开头是同步标识符，占1个字节，携带时钟信息，
用于ONU和OLT的同步，每2ms发送一次。 数据包格式遵循IEEE802.3协议，长度可变，每个ONU 分配一个数据包，每个数据包由信头、可变长度净荷和 误码检测域组成。
28
B：计算原则 1. 按照最坏值法计算； 2. 光纤衰耗按照衰耗大的1310nm光信号计算； 3. 主干光缆按照8km共3 盘计算，从小区机房到用 户家中按照0.5km计算； 4. 从OLT 的PON 口到ONU的PON 口计算，有5 个法兰盘；
29
3）带宽考虑 OLT每千兆端口可带用户数 OLT既是一个交换机或一个路由器，又是一个 多业务提供平台，它为PON提供光纤接口，根据以 太网向城域网及广域网发展的态势，OLT在提供常 用接口的同时还将提供多个Gbit/s和10Gbit/s的以 太网接口。 在目前的运用中，多数情况下，每个OLT提供2-4个千兆光口。通过如下计算可以得到每个千兆口 可带的标清IPTV用户数为：
5
对PON来说，在选择光分路器的位置时必须 考虑OLT和ONU之间的最大距离限制。 假如ONU离OLT的最远距离20km，光分路 器到OLT的距离决定了ONU到分路器的距离。 二者之和不能超过20km。 假如分路器距离OLT 19km，那么其服务半 径只有1km；如果分路器距离OLT10km， 那么其服务半径为10km。在两个服务区域 内可以都有32个ONU。
15
5.基本原理 下行方向
ONU位于网络侧，连接路由器或交换机。
采用以太网协议； 提供网络接入，完成光电转换、带宽分配等功
能。 OLT将数据以可变长度的数据包广播传输给所 有在EPON上的ONU； 每个包携带一个具有传输到目的地ONU标识的 信头。 数据到达ONU时，由ONU进行地址解析，提 取出自己的数据包，丢弃其他的数据包。
EPON光网络技术
中国传媒大学 宽带网络研究所 金立标博士
1
概述
光纤的理论带宽几乎是无限的
单个波长上的传输速率可以达到10Gbps；
若采用WDM技术，在一根光纤上承载64个波长，
传输速率可以达到64×10Gbps； 若采用DWDM技术，40个波长和1Tbps的 DWDM已经商用；实验室最高水平目前可以做 到256个波长，传输速率可以达到10Tbps。
IP METRO
S8505
S8505
ONU (ET204)
MA5200F
GE～ 10GE
大CO
OLT (S6500)
ONU直接到户，按需分配带宽 无源分光器替代楼道交换机 对用户家庭ONU集中管理 10Km覆盖，1408户/S6506 采用一级分光
OLT和ONU之间最大传输距离10KM，支持的最大分路
比至少为1:32; OLT和ONU之间最大传输距离20KM，支持的最大分路 比至少为1:16;
传输速率：上下行速率均为1.25Gbps 单纤双向系统：
上行使用1260~1360nm波长； 下行使用1480~1500nm波长； 如果实现CATV，应使用1540~1560nm波长。
2mswk.baidu.com一帧）
1
信头
2
净荷 误码检测域
N
18
上行帧
各个ONU发出的上行信息通过光耦合器进入共
用光纤，以TDM的方式复合成一个连续的数据 流。 该数据流以帧的形式组成，帧长同下行帧 （2ms）。每帧一个帧头，表示该帧的 开始。 每帧进一步分割成可变长度的时隙，每个时隙分 配一个ONU，用于发送OLT的上行数据。
19
二、 EPON系统及组网方案
1.传输方式 系统采用单光纤3个波长来传输全业务，EPON中 OLT两个上/下行波（1310/1490nm）通过波分复 用，用于传输数据、语音和IP交换的数字视频 （IP-SDV），第三个波长（1550nm）用于下行 CATV射频的传输。采用这种设计，PON可以覆盖 20km以内16个以上的光节点。 电视信号通过HFC网络广播来实现，IP、话音、 视频点播等双向业务通过EPON来运行。
Internet CDN
Voice Gateway
NETWOK Management
PSTN IP METRO
BRAS OLT (S6500)
ROUTER
EPON构建 FTTH/FTTB
OLT (S6500)
Splitter
Splitter
ET204
ET300
PC 视频电话 IP TV
PC
IP TV E-Phone
输入光信号功率过高或过低； 误码率越限；
14
光纤保护倒换时间 EPON系统中，对不同类型光纤保护类型， 当进行光纤保护倒换时，光通道倒换时间应 分别满足以下要求：
1） 类型（1）：小于50ms（暂定）； 2） 类型（2）：小于100ms（暂定）； 3） 类型（3）：小于100ms（暂定）；
一套典型的EPON 系统由硬件和软件两大部分 构成： 硬件部分主要包括有源网络设备和无源光 分配网两大部分。有源设备包括： 光线路终端OLT， 光网络单元/光网络终端ONU/ONT。 由局端到用户端的光纤和无源光分配器 的无源光分配网： 无源光网络/光分配网PON/ODN。
4
2.EPON特点 兼容现有以太网 传输距离和ODN：两种格式
27
（3）光功率预算 预算的目的是对光线路进行预先的评估，以确定该FTTH 方案是否可行，若可行，计算结果有助于确定所选择的 光发送和接收模块的灵敏度范围是否合适。假设该小区 的主干光缆长度为8 公里。 A：计算依据 1. OLT光发送功率: 0～4dbm(1490nm)； 2. OLT 光接收功率: －24~－8dbm(1310nm)； 3. ONU光发送功率:－1~4dbm（1310nm）； 4. ONU光接收功率: －24~－3dbm（1490nm）； 5. 建议的光通道衰耗（10 公里）：10～22db 之间； 6. G.652 单模光纤衰耗：≤0.36 dB/km（1310nm）； 7. 法兰盘插入损耗：≤0.4db； 8. 1：32 双窗口单模光纤树型耦合器的插入衰耗： ≤16.5db；
PC 视频电话 PC E-Phone
接入路由器
L2/L3交换机
接入路由器
L2/L3交换机
接入路由器
HOUSE
ENTERPRISE
BUILDING
33
GEPON小区接入解决方案(一）
Internet
Voice Gateway
PSTN
对于已经铺设光纤到户的小区
分纤盒 分纤盒 Splitter（1:32）
16
5.基本原理 上行方向
ONU位于用户侧，采用以太网协议实现第二层
和第三层的交换路由功能。 上行为点到点结构，ONU发送的信息只会到达 OLT，不会到达其他的ONU。 为避免数据冲突并提高网络利用率，上行采用 TDMA多址接入方式。 多个ONU的上行信息组成一个TDM信息流传送 到OLT。
20
（1）单纤三波
21
（2）双纤独立传输
22
2.1基于EPON的FTTH网络结构
23
1）、小高层楼房网络结构 FTTB:二层或者四层合用 一个ONU，之后通过交换 机和分配网入户。此时 ONU需高电平输出电视信 号。 FTTH:一户一个ONU，低 电平输出电视信号。
24
12
（3）全保护就是PON 系统对OLT、ODN、ONU 均提供备份的保护方式，属于采用互为热备份保护 方式。
13
光纤保护倒换准则 EPON系统中，对以上三种光纤保护类型， 当发生下列条件之一时，必须进行光纤保护 倒换： 1） 输入光信号丢失（LOS）； 2） 输入通道信道劣化：
光纤中信号传输时衰减很小。
2
一、EPON概述
1.发展背景
由APON技术思路发展而来；
物理层仍采用PON技术，链路层用以太帧代替
的APON的ATM帧。 于2004年4月通过了IEEE 802.3ah标准。 两种EPON光接口：1000Base－PX10-U/D和 1000Base－PX20-U/D，分别指工作在10KM范 围和20KM范围的光接口。 MPCP（多点控制协议）：使EPON系统具备下 行广播发送、上行TDMA的工作机制。
10
（1）馈线光纤保护就是采用1:N 或2:N 光分路器， 在分路器和OLT之间建立2 条独立的、互相备份的 光纤链路，一旦主用馈线光纤发生故障，通过人工 改接的方式，在备用光纤链路可用的情况下切换至 备用光纤的保护方式。
11
（2）OLT 保护就是采用2:N 的光分路器，在分路 器和2 个互为备份的OLT 之间建立2 条独立的光纤 链路，一旦主用馈线光纤或OLT 发生故障，在备 用光纤链路和备用OLT 可用的情况下自动切换至 备用OLT 的保护方式。
30
每个用户的业务量和带宽： 媒体流数据量=VOD视频流（2Mbps）+VOD音频 流（64kbps）+编码器编码误差（100kbps） =2.15Mbps； 媒体流输出带宽=媒体流数据量+MPEG的PS流封 装报文头和PES开销（平均150kbps）=2.3Mbps； 业务流网络带宽=媒体流输出带宽×（1+网络协议 封装开销（5%））=2.4Mbps； 网络总流量=业务流网络带宽×（1+网络流量平均 抖动（5%））=2.5Mbps。 根据以上计算，如果再加上其它网络传输开销，每 用户所需带宽为3Mbps。 除IPTV业务，如果再加上互联网业务，每用户所需 带宽为4Mbps。
31
若下行带宽利用率为95%，则每千兆端口可 带250个用户。 按20%的安装率可覆盖用户1250户。 按每 楼栋（6层、4单元、一层2户）50户计算可 覆盖25栋楼。 如果考虑同时上线率其覆盖范围还将扩大。 此数据对于我们合理设计ODN结构和ONU的 数量是非常必要的。
32
三、EPON组网方案举例（华为）
6
如果在ONU的服务半径内少于32个用户，每用户分摊的 OLT成本就很高。 如果在ONU的服务半径内多于32个用户，仅仅为了支持 第33个用户，就需要增加OLT端口，结果导致每用户分 摊的OLT成本陡增。 如果在现有的ONU服务半径外有新用户，就要增加一个 OLT端口，结果导致每用户分摊的OLT成本非常高。 如果在OLT的20km服务半径以外有新客户，就需要 在一个新地点安装一个完整的OLT设备，结果导致每用户 分摊的OLT成本非常高。 在规划设计EPON网络的时候，一定要预先将网络覆盖的 用户合理地按1：32/64进行分配，使其不出现上述情况。
2）、板楼网络结构 FTTB：一个单元用 1个或者2个ONU， 然后通过交换机和 分配网入户。 FTTH：一户一个 ONU。
25
3）、别墅型住宅网络 结构 FTTH：一户1个ONU， 户内点数多时，可以增 加交换机或者集线器。
26
举例：假如某小区有1200用户 （1）OLT设计：将OLT放在中心机房，分 路器放在中心机房ODF架中，采用1:32分路 比，则需要1200/32=38台。 根据数据速率实际要求，OLT可以通过交换 机连接到千兆以太网。 （2）ONU设计：1200个ONU。 对于光纤接头的类型，从OLT 到ONU，建 议全程采用SC/APC 接头，以确保ODN 网 络具有良好的反射特性。
7
3.EPON网络结构
（1）树型拓扑结构（采用1×N分路器）
（2）总线型拓扑结构（采用1×2分接耦合器）
8
（3）环型拓扑结构（采用2×2分接耦合器）
9
4. EPON的保护倒换 PON 系统的保护包括馈线光纤保护、OLT 保护和全保护三种方式。 在OLT和ONU 设备支持的前提下，可以根 据实际需要采用相应的保护方式。对于普通 用户，一般不考虑系统保护。 全保护的成本较高，宜只对重要用户采用。
17
6.EPON帧结构 帧格式与以太数据帧格式兼容。 下行帧
每帧固定时长2ms，传输速率为1.25Gbps。 每帧携带多个可变长度的数据包（时隙）。 每帧的开头是同步标识符，占1个字节，携带时钟信息，
用于ONU和OLT的同步，每2ms发送一次。 数据包格式遵循IEEE802.3协议，长度可变，每个ONU 分配一个数据包，每个数据包由信头、可变长度净荷和 误码检测域组成。
28
B：计算原则 1. 按照最坏值法计算； 2. 光纤衰耗按照衰耗大的1310nm光信号计算； 3. 主干光缆按照8km共3 盘计算，从小区机房到用 户家中按照0.5km计算； 4. 从OLT 的PON 口到ONU的PON 口计算，有5 个法兰盘；
29
3）带宽考虑 OLT每千兆端口可带用户数 OLT既是一个交换机或一个路由器，又是一个 多业务提供平台，它为PON提供光纤接口，根据以 太网向城域网及广域网发展的态势，OLT在提供常 用接口的同时还将提供多个Gbit/s和10Gbit/s的以 太网接口。 在目前的运用中，多数情况下，每个OLT提供2-4个千兆光口。通过如下计算可以得到每个千兆口 可带的标清IPTV用户数为：
5
对PON来说，在选择光分路器的位置时必须 考虑OLT和ONU之间的最大距离限制。 假如ONU离OLT的最远距离20km，光分路 器到OLT的距离决定了ONU到分路器的距离。 二者之和不能超过20km。 假如分路器距离OLT 19km，那么其服务半 径只有1km；如果分路器距离OLT10km， 那么其服务半径为10km。在两个服务区域 内可以都有32个ONU。
15
5.基本原理 下行方向
ONU位于网络侧，连接路由器或交换机。
采用以太网协议； 提供网络接入，完成光电转换、带宽分配等功
能。 OLT将数据以可变长度的数据包广播传输给所 有在EPON上的ONU； 每个包携带一个具有传输到目的地ONU标识的 信头。 数据到达ONU时，由ONU进行地址解析，提 取出自己的数据包，丢弃其他的数据包。
EPON光网络技术
中国传媒大学 宽带网络研究所 金立标博士
1
概述
光纤的理论带宽几乎是无限的
单个波长上的传输速率可以达到10Gbps；
若采用WDM技术，在一根光纤上承载64个波长，
传输速率可以达到64×10Gbps； 若采用DWDM技术，40个波长和1Tbps的 DWDM已经商用；实验室最高水平目前可以做 到256个波长，传输速率可以达到10Tbps。
IP METRO
S8505
S8505
ONU (ET204)
MA5200F
GE～ 10GE
大CO
OLT (S6500)
ONU直接到户，按需分配带宽 无源分光器替代楼道交换机 对用户家庭ONU集中管理 10Km覆盖，1408户/S6506 采用一级分光
OLT和ONU之间最大传输距离10KM，支持的最大分路
比至少为1:32; OLT和ONU之间最大传输距离20KM，支持的最大分路 比至少为1:16;
传输速率：上下行速率均为1.25Gbps 单纤双向系统：
上行使用1260~1360nm波长； 下行使用1480~1500nm波长； 如果实现CATV，应使用1540~1560nm波长。
2mswk.baidu.com一帧）
1
信头
2
净荷 误码检测域
N
18
上行帧
各个ONU发出的上行信息通过光耦合器进入共
用光纤，以TDM的方式复合成一个连续的数据 流。 该数据流以帧的形式组成，帧长同下行帧 （2ms）。每帧一个帧头，表示该帧的 开始。 每帧进一步分割成可变长度的时隙，每个时隙分 配一个ONU，用于发送OLT的上行数据。
19
二、 EPON系统及组网方案
1.传输方式 系统采用单光纤3个波长来传输全业务，EPON中 OLT两个上/下行波（1310/1490nm）通过波分复 用，用于传输数据、语音和IP交换的数字视频 （IP-SDV），第三个波长（1550nm）用于下行 CATV射频的传输。采用这种设计，PON可以覆盖 20km以内16个以上的光节点。 电视信号通过HFC网络广播来实现，IP、话音、 视频点播等双向业务通过EPON来运行。
Internet CDN
Voice Gateway
NETWOK Management
PSTN IP METRO
BRAS OLT (S6500)
ROUTER
EPON构建 FTTH/FTTB
OLT (S6500)
Splitter
Splitter
ET204
ET300
PC 视频电话 IP TV
PC
IP TV E-Phone
输入光信号功率过高或过低； 误码率越限；
14
光纤保护倒换时间 EPON系统中，对不同类型光纤保护类型， 当进行光纤保护倒换时，光通道倒换时间应 分别满足以下要求：
1） 类型（1）：小于50ms（暂定）； 2） 类型（2）：小于100ms（暂定）； 3） 类型（3）：小于100ms（暂定）；